为了准确的搜索目标、跟踪目标以及目标成像,光电成像系统需要保证视轴相对惯性空间具有一定的稳定精度以及目标跟踪能力。因此,用于承载光电成像系统、实现视轴惯性稳定以及光电跟踪的吊舱视轴稳定平台应用而生。本论文课题背景来源于某吊舱科研外协项目,论文重点阐述了吊舱控制系统方案设计、视轴稳定平台机理以及视轴稳定算法研究仿真。1)论文根据吊舱控制系统所要实现的功能以及系统性能指标,进行了吊舱控制系统总体方案设计;并对吊舱控制系统电机选型、驱动器选型、旋转变压器和RDC选型;对MEMS陀螺进行详细介绍,最终选用Stim210陀螺模块,并且进行了角速率数据解算。2)对吊舱视轴稳定平台结构、相关坐标系、坐标转换矩阵进行了详细介绍;在此基础上,分析载体扰动耦合原理,推导出视轴稳定角速率补偿条件;并且引出了吊舱控制系统视轴稳定控制原理。3)对永磁同步电动机数学模型、永磁同步电动机的空间电压矢量控制技术进行详细阐述;并且在Matlab/Simulink环境建立了电流回路、速度回路和吊舱控制系统的稳定回路模型。以经典PID作为稳定控制算法来实现视轴稳定,并且进行了仿真分析,表明吊舱控制系统对载体扰动具有一定的抑制能力。4)为了提高吊舱控制系统对载体扰动的抑制能力,进而提高视轴稳定精度,引用基于PID+扰动观测器的稳定控制算法。分析了扰动观测器的结构特点;解释了Q(s)滤波器选择为低通滤波器的原因,Q(s)的选择对吊舱稳定系统扰动抑制比和镇压噪声能力的影响;采用优化方法设计了Q(s)滤波器;进行了吊舱视轴稳定平台的仿真,仿真表明引入扰动观测器之后,吊舱控制系统对载体扰动的抑制能力明显提高。最后,在稳定环路的基础上,论述了吊舱控制系统的光电跟踪功能,介绍了光电跟踪的组成部分,并且阐述了其实现流程。